src/xbt/mmalloc/mmalloc.c

   1 /* Memory allocator `malloc'.
   2    Copyright 1990, 1991, 1992 Free Software Foundation
   3
   4    Written May 1989 by Mike Haertel.
   5    Heavily modified Mar 1992 by Fred Fish for mmap'd version. */
   6
   7 /* Copyright (c) 2010. The SimGrid Team.
   8  * All rights reserved.                                                     */
   9
  10 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
  11  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
  12
  13 #include <string.h>             /* Prototypes for memcpy, memmove, memset, etc */
  14 #include <stdio.h>
  15 #include "mmprivate.h"
  16
  17 /* Prototypes for local functions */
  18
  19 static void initialize(xbt_mheap_t mdp);
  20 static void *register_morecore(xbt_mheap_t mdp, size_t size);
  21 static void *align(xbt_mheap_t mdp, size_t size);
  22
  23 /* Allocation aligned on block boundary.
  24  *
  25  * It never returns NULL, but dies verbosely on error.
  26  */
  27 static void *align(struct mdesc *mdp, size_t size)
  28 {
  29   void *result;
  30   unsigned long int adj;
  31
  32   result = mmorecore(mdp, size);
  33
  34   /* if this reservation does not fill up the last block of our resa,
  35    * complete the reservation by also asking for the full lastest block.
  36    *
  37    * Also, the returned block is aligned to the end of block (but I've
  38    * no fucking idea of why, actually -- http://abstrusegoose.com/432 --
  39    * but not doing so seems to lead to issues).
  40    */
  41   adj = RESIDUAL(result, BLOCKSIZE);
  42   if (adj != 0) {
  43     adj = BLOCKSIZE - adj;
  44     mmorecore(mdp, adj);
  45     result = (char *) result + adj;
  46   }
  47   return (result);
  48 }
  49
  50 /* Finish the initialization of the mheap. If we want to inline it
  51  * properly, we need to make the align function publicly visible, too  */
  52 static void initialize(xbt_mheap_t mdp)
  53 {
  54   mdp->heapsize = HEAP / BLOCKSIZE;
  55   mdp->heapinfo = (malloc_info *)
  56     align(mdp, mdp->heapsize * sizeof(malloc_info));
  57
  58   memset((void *) mdp->heapinfo, 0, mdp->heapsize * sizeof(malloc_info));
  59   mdp->heapinfo[0].type=-1;
  60   mdp->heapinfo[0].free_block.size = 0;
  61   mdp->heapinfo[0].free_block.next = mdp->heapinfo[0].free_block.prev = 0;
  62   mdp->heapindex = 0;
  63   mdp->heapbase = (void *) mdp->heapinfo;
  64   mdp->flags |= MMALLOC_INITIALIZED;
  65 }
  66
  67 /* Get neatly aligned memory from the low level layers, and register it
  68  * into the heap info table as necessary. */
  69 static void *register_morecore(struct mdesc *mdp, size_t size)
  70 {
  71   void *result;
  72   malloc_info *newinfo, *oldinfo;
  73   size_t newsize;
  74
  75   result = align(mdp, size); // Never returns NULL
  76
  77   /* Check if we need to grow the info table (in a multiplicative manner)  */
  78   if ((size_t) BLOCK((char *) result + size) > mdp->heapsize) {
  79     int it;
  80
  81     newsize = mdp->heapsize;
  82     while ((size_t) BLOCK((char *) result + size) > newsize)
  83       newsize *= 2;
  84
  85     /* Copy old info into new location */
  86     oldinfo = mdp->heapinfo;
  87     newinfo = (malloc_info *) align(mdp, newsize * sizeof(malloc_info));
  88     memset(newinfo, 0, newsize * sizeof(malloc_info));
  89     memcpy(newinfo, oldinfo, mdp->heapsize * sizeof(malloc_info));
  90     mdp->heapinfo = newinfo;
  91
  92     /* mark the space previously occupied by the block info as free by first marking it
  93      * as occupied in the regular way, and then freing it */
  94     for (it=0; it<BLOCKIFY(mdp->heapsize * sizeof(malloc_info)); it++)
  95       newinfo[BLOCK(oldinfo)+it].type = 0;
  96
  97     newinfo[BLOCK(oldinfo)].busy_block.size = BLOCKIFY(mdp->heapsize * sizeof(malloc_info));
  98     newinfo[BLOCK(oldinfo)].busy_block.busy_size = size;
  99     newinfo[BLOCK(oldinfo)].busy_block.bt_size = 0;// FIXME setup the backtrace
 100     mfree(mdp, (void *) oldinfo);
 101     mdp->heapsize = newsize;
 102   }
 103
 104   mdp->heaplimit = BLOCK((char *) result + size);
 105   return (result);
 106 }
 107
 108 /* Allocate memory from the heap.  */
 109
 110 void *mmalloc(xbt_mheap_t mdp, size_t size)
 111 {
 112   void *result;
 113   size_t block, blocks, lastblocks, start;
 114   register size_t i;
 115   struct list *next;
 116   register size_t log;
 117   int it;
 118
 119   size_t requested_size = size; // The amount of memory requested by user, for real
 120
 121   /* Work even if the user was stupid enough to ask a ridicullously small block (even 0-length),
 122    *    ie return a valid block that can be realloced and freed.
 123    * glibc malloc does not use this trick but return a constant pointer, but we need to enlist the free fragments later on.
 124    */
 125   if (size < SMALLEST_POSSIBLE_MALLOC)
 126     size = SMALLEST_POSSIBLE_MALLOC;
 127
 128   //  printf("(%s) Mallocing %d bytes on %p (default: %p)...",xbt_thread_self_name(),size,mdp,__mmalloc_default_mdp);fflush(stdout);
 129
 130   if (!(mdp->flags & MMALLOC_INITIALIZED))
 131     initialize(mdp);
 132
 133   /* Determine the allocation policy based on the request size.  */
 134   if (size <= BLOCKSIZE / 2) {
 135     /* Small allocation to receive a fragment of a block.
 136        Determine the logarithm to base two of the fragment size. */
 137     log = 1;
 138     --size;
 139     while ((size /= 2) != 0) {
 140       ++log;
 141     }
 142
 143     /* Look in the fragment lists for a
 144        free fragment of the desired size. */
 145     next = mdp->fraghead[log].next;
 146     if (next != NULL) {
 147       /* There are free fragments of this size.
 148          Pop a fragment out of the fragment list and return it.
 149          Update the block's nfree and first counters. */
 150       int frag_nb;
 151       result = (void *) next;
 152       block = BLOCK(result);
 153
 154       frag_nb = RESIDUAL(result, BLOCKSIZE) >> log;
 155       mdp->heapinfo[block].busy_frag.frag_size[frag_nb] = requested_size;
 156       xbt_backtrace_no_malloc(mdp->heapinfo[block].busy_frag.bt[frag_nb],XBT_BACKTRACE_SIZE);
 157
 158       next->prev->next = next->next;
 159       if (next->next != NULL) {
 160         next->next->prev = next->prev;
 161       }
 162       if (--mdp->heapinfo[block].busy_frag.nfree != 0) {
 163         mdp->heapinfo[block].busy_frag.first =
 164     RESIDUAL(next->next, BLOCKSIZE) >> log;
 165       }
 166
 167       /* Update the statistics.  */
 168       mdp -> heapstats.chunks_used++;
 169       mdp -> heapstats.bytes_used += 1 << log;
 170       mdp -> heapstats.chunks_free--;
 171       mdp -> heapstats.bytes_free -= 1 << log;
 172
 173       memset(result, 0, requested_size);
 174
 175     } else {
 176       /* No free fragments of the desired size, so get a new block
 177          and break it into fragments, returning the first.  */
 178       //printf("(%s) No free fragment...",xbt_thread_self_name());
 179
 180       result = mmalloc(mdp, BLOCKSIZE); // does not return NULL
 181       memset(result, 0, requested_size);
 182
 183       /* Link all fragments but the first into the free list, and mark their requested size to 0.  */
 184       block = BLOCK(result);
 185       for (i = 1; i < (size_t) (BLOCKSIZE >> log); ++i) {
 186       mdp->heapinfo[block].busy_frag.frag_size[i] = 0;
 187         next = (struct list *) ((char *) result + (i << log));
 188         next->next = mdp->fraghead[log].next;
 189         next->prev = &mdp->fraghead[log];
 190         next->prev->next = next;
 191         if (next->next != NULL) {
 192           next->next->prev = next;
 193         }
 194       }
 195       mdp->heapinfo[block].busy_frag.frag_size[0] = requested_size;
 196       xbt_backtrace_no_malloc(mdp->heapinfo[block].busy_frag.bt[0],XBT_BACKTRACE_SIZE);
 197
 198       /* Initialize the nfree and first counters for this block.  */
 199       mdp->heapinfo[block].type = log;
 200       mdp->heapinfo[block].busy_frag.nfree = i - 1;
 201       mdp->heapinfo[block].busy_frag.first = i - 1;
 202
 203       mdp -> heapstats.chunks_free += (BLOCKSIZE >> log) - 1;
 204       mdp -> heapstats.bytes_free += BLOCKSIZE - (1 << log);
 205       mdp -> heapstats.bytes_used -= BLOCKSIZE - (1 << log);
 206     }
 207   } else {
 208     /* Large allocation to receive one or more blocks.
 209        Search the free list in a circle starting at the last place visited.
 210        If we loop completely around without finding a large enough
 211        space we will have to get more memory from the system.  */
 212     blocks = BLOCKIFY(size);
 213     start = block = MALLOC_SEARCH_START;
 214     while (mdp->heapinfo[block].free_block.size < blocks) {
 215       if (mdp->heapinfo[block].type >=0) { // Don't trust xbt_die and friends in malloc-level library, you fool!
 216   fprintf(stderr,"Internal error: found a free block not marked as such (block=%lu type=%lu). Please report this bug.\n",(unsigned long)block,(unsigned long)mdp->heapinfo[block].type);
 217   abort();
 218       }
 219
 220       block = mdp->heapinfo[block].free_block.next;
 221       if (block == start) {
 222         /* Need to get more from the system.  Check to see if
 223            the new core will be contiguous with the final free
 224            block; if so we don't need to get as much.  */
 225         block = mdp->heapinfo[0].free_block.prev;
 226         lastblocks = mdp->heapinfo[block].free_block.size;
 227         if (mdp->heaplimit != 0 &&
 228             block + lastblocks == mdp->heaplimit &&
 229             mmorecore(mdp, 0) == ADDRESS(block + lastblocks) &&
 230             (register_morecore(mdp, (blocks - lastblocks) * BLOCKSIZE)) != NULL) {
 231           /* Which block we are extending (the `final free
 232              block' referred to above) might have changed, if
 233              it got combined with a freed info table.  */
 234           block = mdp->heapinfo[0].free_block.prev;
 235
 236           mdp->heapinfo[block].free_block.size += (blocks - lastblocks);
 237           continue;
 238         }
 239         result = register_morecore(mdp, blocks * BLOCKSIZE);
 240   memset(result, 0, requested_size);
 241
 242         block = BLOCK(result);
 243         for (it=0;it<blocks;it++)
 244     mdp->heapinfo[block+it].type = 0;
 245         mdp->heapinfo[block].busy_block.size = blocks;
 246         mdp->heapinfo[block].busy_block.busy_size = requested_size;
 247         mdp->heapinfo[block].busy_block.bt_size=xbt_backtrace_no_malloc(mdp->heapinfo[block].busy_block.bt,XBT_BACKTRACE_SIZE);
 248   mdp -> heapstats.chunks_used++;
 249   mdp -> heapstats.bytes_used += blocks * BLOCKSIZE;
 250         return result;
 251       }
 252       /* Need large block(s), but found some in the existing heap */
 253     }
 254
 255     /* At this point we have found a suitable free list entry.
 256        Figure out how to remove what we need from the list. */
 257     result = ADDRESS(block);
 258     if (mdp->heapinfo[block].free_block.size > blocks) {
 259       /* The block we found has a bit left over,
 260          so relink the tail end back into the free list. */
 261       mdp->heapinfo[block + blocks].free_block.size
 262   = mdp->heapinfo[block].free_block.size - blocks;
 263       mdp->heapinfo[block + blocks].free_block.next
 264   = mdp->heapinfo[block].free_block.next;
 265       mdp->heapinfo[block + blocks].free_block.prev
 266   = mdp->heapinfo[block].free_block.prev;
 267       mdp->heapinfo[mdp->heapinfo[block].free_block.prev].free_block.next
 268   = mdp->heapinfo[mdp->heapinfo[block].free_block.next].free_block.prev
 269   = mdp->heapindex = block + blocks;
 270     } else {
 271       /* The block exactly matches our requirements,
 272          so just remove it from the list. */
 273       mdp->heapinfo[mdp->heapinfo[block].free_block.next].free_block.prev
 274   = mdp->heapinfo[block].free_block.prev;
 275       mdp->heapinfo[mdp->heapinfo[block].free_block.prev].free_block.next
 276   = mdp->heapindex = mdp->heapinfo[block].free_block.next;
 277     }
 278
 279     for (it=0;it<blocks;it++)
 280       mdp->heapinfo[block+it].type = 0;
 281     mdp->heapinfo[block].busy_block.size = blocks;
 282     mdp->heapinfo[block].busy_block.busy_size = requested_size;
 283     //mdp->heapinfo[block].busy_block.bt_size = 0;
 284     mdp->heapinfo[block].busy_block.bt_size = xbt_backtrace_no_malloc(mdp->heapinfo[block].busy_block.bt,XBT_BACKTRACE_SIZE);
 285
 286     mdp -> heapstats.chunks_used++;
 287     mdp -> heapstats.bytes_used += blocks * BLOCKSIZE;
 288     mdp -> heapstats.bytes_free -= blocks * BLOCKSIZE;
 289   }
 290   //printf("(%s) Done mallocing. Result is %p\n",xbt_thread_self_name(),result);fflush(stdout);
 291   return (result);
 292 }